CN208727460U - 一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜 - Google Patents
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Abstract
一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，它包括呈筒状釜体，釜体上端具有开口，下端具有封闭底板；釜体顶部设有釜盖，釜盖中部开设有连通第一空间的进气孔；底板顶面中部设有定位槽孔，定位槽孔内设有内防砂网，内防砂网与釜体内壁之间设有外防砂网，内防砂网和外防砂网之间形成环形的第二空间，第二空间内填充有挡砂砾石；外防砂网和釜体内壁之间形成环形的用于容纳被实验储层或仿真储层的第三空间，釜体侧壁设有与第三空间连通的注入口；内防砂网和外防砂网顶部均与密封顶板底部连接；密封顶板与釜盖之间设有具有多个竖向通气孔的通气板，通气板的边缘与第三空间顶部对应；底板中部设有与内防砂网内部连通的出砂流道，出砂流道连接出砂管。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种反应釜，特别是一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜。
背景技术
天然气水合物，一种由甲烷等气体和水分子在高压低温条件下形成的类冰状固体，作为新世纪最理想的潜在替代能源正日益引起世界各国高度重视。天然气水合物赋存于极地多年冻土带以及水深500米或更深的海底以下数百米的沉积层中，其在低温和高压环境中呈稳定状态。目前国内外基于天然气水合物的合成、分解及开采工艺方法进行了较多研究，大部分的实验研究还处于天然气水合物相平衡和动力学的基础理论领域。近年来，国外实施了多次水合物试采工程，几乎每一次天然气水合物试采都因为出砂严重而被迫终止，因此，水合物储层的出砂问题已成为制约天然气水合物有效安全开发的关键因素。
反应釜是开展天然气水合物各种试验研究的核心装置，然而较多的研究重点侧重于实验工艺及方法，对于天然气水合物开采出砂、防砂模型试验反应釜研究较少，尤其是在模拟不同岩性(中粗砂、泥质粉细砂型等)地下储层中天然气水合物开采情况下，径向出砂防砂试验的反应釜。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，其结构简单，能更加明显的反应出天然气水合物在开采过程中，井眼径向方向出砂、防砂效果的情况，方便开展试验。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，它包括呈筒状的釜体，内部具有第一空间；该釜体上端具有开口，下端具有封闭的底板；该釜体顶部设有用于密封该开口的釜盖，该釜盖中部开设有连通该第一空间的进气孔；该底板顶面中部设有圆形的定位槽孔，该定位槽孔内设有竖向筒状的内防砂网，该内防砂网与该釜体内壁之间设有竖向筒状的外防砂网，该内防砂网和外防砂网之间形成环形的第二空间，该第二空间内填充有挡砂砾石；该外防砂网和该釜体内壁之间形成环形的用于容纳被实验储层或仿真储层的第三空间，该釜体侧壁设有与该第三空间连通的注入口；该内防砂网和外防砂网顶部均与一密封顶板底部连接；该密封顶板与该釜盖之间设有具有多个竖向通气孔的环状通气板，该通气板的边缘与该第三空间顶部对应；该底板中部设有与该内防砂网内部连通的出砂流道，该出砂流道连接出砂管。
进一步的，所述釜体的侧壁、釜盖及出砂管均分别设置有若干个温度传感器探头、压力传感器探头、流量传感器探头。
进一步的，所述通气板为圆柱型，底部设有环形的凸缘，形成倒U型的截面；该凸缘具有所述通气孔，并对应所述第三空间。
本实用新型的有益效果是：本实用新型天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，其结构简单，能更加明显的反应出天然气水合物在开采过程中，井眼径向方向出砂、防砂效果的情况，方便开展试验。
附图说明
图1是本实用新型天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜的剖视示意图。
图2是本实用新型天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜的筒体的剖视示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施实例对本新型技术做进一步详细说明。
如图1、图2所示，本实用新型提供一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，它包括呈筒状的釜体1，内部具有第一空间A。该釜体1上端具有开口，下端具有封闭的底板11。该釜体1顶部设有用于密封该开口的釜盖2，该釜盖2中部开设有连通该第一空间A的进气孔21。该底板11顶面中部设有圆形的定位槽孔，该定位槽孔内设有竖向筒状的内防砂网3，用来模拟开采筛管的缝宽或预充填筛管的内壁缝宽。该内防砂网3与该釜体1内壁之间设有竖向筒状的外防砂网4，用来模拟开采预充填筛管的外壁缝宽。该内防砂网3和外防砂网4之间形成环形的第二空间B，该第二空间B内填充有挡砂砾石31。该外防砂网4和该釜体1内壁之间形成环形的用于容纳被实验储层或仿真储层的第三空间C，该釜体1侧壁设有与该第三空间C连通的注入口12。该内防砂网3和外防砂网4顶部均与一密封顶板5底部连接。该密封顶板5与该釜盖 2之间设有具有多个竖向通气孔的环状通气板6，该通气板6的环状边缘与该第三空间C顶部对应。具体来说，为避免高压实验条件下的“射流”现象，该通气板6为圆柱型，底部设有环形的凸缘61，形成倒U型的截面。该凸缘61 具有该通气孔62，并对应该第三空间C。该底板11中部设有与该内防砂网3 内部连通的出砂流道13，该出砂流道13连接出砂管7，出砂管7通过定压开启阀控制。
该釜体1的侧壁、釜盖2及出砂管7均分别设置有若干个温度传感器探头、压力传感器探头、流量传感器探头，可以对防砂、出砂试验过程实施动态监测，分析天然气水合物开采防砂试验各个阶段的实验参数变化。
本实用新型进行天然气水合物开采防砂试验的工作原理及过程是：
首先，将不同粒径规格及不同厚度的挡砂砾石装入第二空间B内，即内防砂网3与外防砂网4之间，并充分振动压实，用以模拟天然气水合物实际开采井的挡砂砾石充填层；之后，拟开采区域天然气水合物储层或仿真储层的固液两相砂浆，经循环搅拌系统充分搅拌后，由恒速恒压泵通过釜体1的侧壁注入口12注入反应釜第三空间C，同时，经稳压系统输出的高压气体由安装在釜盖2上的通气板6均匀压入第三空间C，通过调节安装在反应釜注入口12处液固两相流管路的阀门与釜盖2上气体管路的阀门，控制反应釜体第三空间C 内气液固三相流或液固两相流(关闭气体注入阀门)与釜体1底端出砂管7的压差(模拟实际开采压降)；通过测定反应釜注入口12、釜盖2上进气管路及反应釜底端出砂管7所设置温度、压力、流量传感器数据，可以对防砂、出砂试验过程实施动态监测，分析天然气水合物开采防砂试验各个阶段的实验参数变化；通过对反应釜底的出砂管7所携带出的砂粒进行粒度分析，计算出砂量、产气量与产水量，分析挡砂砾石的挡砂精度及预测实际开采井产能，为开采防砂方案的制定提供支撑。
本实用新型的优点如下：
(1)通过调节釜体第三空间内(气液固三相流或液固两相流)与釜体底端(出砂管)的压差，气体、液体从挡砂砾石中渗流析出的同时会携带出相应粒径分布的储层砂，根据不同压差，不同挡砂砾石规格、砾石厚度、砾石均匀系数等参数条件下，气、液渗流析出时携带出的储层砂颗粒粒径和质量及气、液累计流量，模拟天然气水合物实际开采过程中，不同降压方案与不同完井防砂方式下的出砂量、出砂规律与产能预测；
(2)釜体侧壁、底端与釜盖设置有若干个温度、压力、流量传感器探头口，可以对二维径向流条件下的防砂、出砂试验过程实施动态监测，分析天然气水合物开采防砂试验各个阶段的压力变化及对应的渗流规律；
(3)本实用新型反应釜结构简单、其尺寸设计可最大化减小实验过程中所造成的防砂效果尺度效应影响、加工成本低且试验周期短等优点。
上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (3)
1.一种天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，其特征在于，它包括呈筒状的釜体，内部具有第一空间；该釜体上端具有开口，下端具有封闭的底板；该釜体顶部设有用于密封该开口的釜盖，该釜盖中部开设有连通该第一空间的进气孔；该底板顶面中部设有圆形的定位槽孔，该定位槽孔内设有竖向筒状的内防砂网，该内防砂网与该釜体内壁之间设有竖向筒状的外防砂网，该内防砂网和外防砂网之间形成环形的第二空间，该第二空间内填充有挡砂砾石；该外防砂网和该釜体内壁之间形成环形的用于容纳被实验储层或仿真储层的第三空间，该釜体侧壁设有与该第三空间连通的注入口；该内防砂网和外防砂网顶部均与一密封顶板底部连接；该密封顶板与该釜盖之间设有具有多个竖向通气孔的环状通气板，该通气板的边缘与该第三空间顶部对应；该底板中部设有与该内防砂网内部连通的出砂流道，该出砂流道连接出砂管。
2.根据权利要求1所述的天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，其特征在于：所述釜体的侧壁、釜盖及出砂管均分别设置有若干个温度传感器探头、压力传感器探头、流量传感器探头。
3.根据权利要求1或2所述的天然气水合物开采出砂、防砂试验反应釜，其特征在于：所述通气板为圆柱型，底部设有环形的凸缘，形成倒U型的截面；该凸缘具有所述通气孔，并对应所述第三空间。
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